基于CC2430的多功能电动车遥控电子锁的设计

摘  要： 提出了一款新型的基于ZigBee技术的多功能电动车遥控电子锁的设计。从硬件架构和软件设计两方面分析了遥控电子锁的工作原理。产品能够实现开锁、锁车、无钥匙启动、防盗等功能。
关键词： 多功能；遥控电子锁；ZigBee；无线网络
   　近几年，随着ZigBee技术的发展，无线通信和无线传感网络正在向人们生活的各个方面渗透。它不仅应用到建筑和家庭自动化、工业监控、无线传感器网络，而且越来越多地应用到日常生活中。由于世界能源的匮乏及环境污染的影响，国家在进一步提倡使用电动车，藉此，电动车会慢慢普及，随之相关的遥控电子锁技术显得尤为重要。现有的电动车电子锁是采用单片机和无线发射模块共同实现的。若使用ZigBee技术设计电子锁时就只需使用CC2430片上系统就可以了，不再需要单独的射频芯片，其集成度高，降低了系统的复杂性。CC2430无线单片机待机时电流小于0.6 μA，在32 kHz晶体时钟下运行，电流消耗小于1 μA，使用纽扣电池寿命可以长达10年。本文研制了一种基于ZigBee芯片CC2430片上系统的电动车遥控电子锁，并采用了睡眠/唤醒机制，大大降低了整个系统的功耗；系统软件编程通过了IAR7.30B环境的测试。
1 CC2430简介
　CC2430是Chipcon公司生产的并沿用了以往的CC2420芯片的结构，在单个芯片上集成了ZigBee射频前端、内存和微控制器。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。其主要特点是高性能、低功耗的8051微控制器内核；适应2.4 GHz频段IEEE 802.15.4的RF收发器；极高的接收灵敏度和强大的抗干扰性能；具备在各种供电方式下的数据保持能力；掉电方式下，电流消耗只有0.9 μA，外部中断或者实时钟（RTC）能唤醒系统；挂起方式下，电流消耗小于0.6 μA，外部中断能唤醒系统；电源电压范围宽（2.0～3.6 V）；高级加密标准（AES）协处理器；2个支持多种串行通信协议的USART；1个IEEE 802.15.4媒体存取控制（MAC）定时器；1个通用的16位和2个8位定时器；支持硬件调试。CC2430具有两个工作频率，一个是32 MHz的正常工作频率，一个是32.768 kHz的睡眠工作频率。本设计采用了睡眠/唤醒机制，当遥控器和电动车电子锁正常通信时，工作频率为32 MHz，而当遥控器和电动车电子锁都处于睡眠状态时，工作频率为32.768 kHz，这样可以降低系统的功耗。
2 硬件设计
　遥控电子锁系统包括两部分：第一部分是遥控器，此部分硬件有CC2430、按键电路、3 V的纽扣电池。第二部分是电动车主控电路：此部分的硬件有CC2430控制核心、输出驱动与控制电路。控制电路主要是由继电器、电机等构成。
2.1遥控器的硬件设计
　遥控器的硬件框图如图1所示，由CC2430、LED、天线、按键电路组成。LED用来指示系统的工作状态，一共有3个按键，分别为：开锁键、关锁键（寻车键）、无钥匙开启键（即不需要钥匙也一样能使电动车启动）。按键值是通过几个电阻的分压值来判断的，通过P0.7口连接到ADC，经ADC采样后去触发中断。
   
   2.2 主控电路的硬件设计
　主控电路的硬件框图如图2所示，包括CC2430、LED、蜂鸣器、输出驱动电路及控制器电路。输出驱动电路由两个三极管的放大作用来实现。其控制器电路由继电器、电机及电磁铁等组成。遥控器通过按键值传来不同的信号a（锁车信号）、b（开锁信号）、c（无钥匙开启信号）。a信号一方面被蜂鸣器接收电路接收，使蜂鸣器开始报警，指示灯闪烁，进入警戒状态；而同时又被另一控制器电路接收，输出信号控制继电器1工作，使电磁铁动作和电动机正转，实现上锁。此功能还可以当作是寻车功能来使用。b信号被蜂鸣器电路接收后解除警报状态，另一方面又被控制器电路接收，使继电器2工作，控制电磁铁和带动电动机反转，实现开锁。c信号被蜂鸣器接收，使蜂鸣器开始鸣响，而控制电路使启动继电器工作吸合（启动继电器与电按钥匙并联），电瓶电流从继电器的闭合触电传到主控制器，如此，电动车就被启动了，实现了无钥匙开启功能。其系统框图如图3所示。